JP6735221B2 - モバイルナビゲーション方法及びシステム - Google Patents

Description

本発明は、ナビゲーション手段、特に、モバイルナビゲーション方法及びシステムに関する。

一般的に、電子レーダ測位工程は、エミッタから電磁波を出射すること、及び目標物から反射してエミッタに返ってきた反射電磁波の情報に従って目標物の相対距離、速度を計算することにより行われる。実際には、目標物だけでなく、他の物体も電磁波を反射する。電磁的な測位工程がそのような環境で行われるとき、反射電磁波を受信する以上に、検出エラーが起こり得る。例えば、周波数変調連続波（ＦＭＣＷ）でレーダ測位が行なわれる場合（例えば、特許文献１参照）、目標物の散乱挙動により、多方向反射波が形成され、異なる反射経路が、多経路電磁波となってしまう。ＦＭＣＷレーダ測位法では、異なる経路の電磁波は、異なる距離を示し、多経路電磁波は、目標物の測位検出を信頼できないものにしてしまう。

特開２００９−１５０７０７号公報

そこで、本発明は、目標区域へ乗物を正確に案内するモバイルナビゲーションシステムを提供する。

本発明の一側面において、目標区域へ移動する乗物を誘導するためのモバイルナビゲーションシステムは、第１時点で第１方向に第１感知ビームを出射し、前記第１時点より遅れた第２時点で前記第１方向とは異なる第２方向に第２感知ビームを出射し、前記第１感知ビームの受信範囲及び前記第２感知ビームの受信範囲が部分的に重複するエリアである前記目標区域に向けて、前記乗物によって移動すると共に運ばれる指向性ビーム形成アンテナと、前記第１感知ビームを受信したとき第１逆波を返送し、及び前記第２感知ビームを受信したとき第２逆波を返送する、前記目標区域に設けられる電磁波反射体と、前記第１逆波及び前記第２逆波を受信したとき、前記第１逆波の情報及び前記第２逆波の情報に従って、前記乗物の移動を誘導する方向を決定する、前記指向性ビーム形成アンテナに電気的に接続された処理装置と、を備え、前記乗物の移動を誘導する方向が、前記第１方向及び前記第２方向の間の前記部分的に重複したエリアにある。

本発明の別の側面において、移動する目標区域へ乗物を誘導するためのモバイルナビゲーション方法は、第１時点で第１方向に移動する前記乗物から第１感知ビームを出射し、前記目標区域に向けて、前記第１時点より遅れた第２時点で前記第１方向とは異なる第２方向に前記乗物から第２感知ビームを出射し、前記第１感知ビームの受信範囲及び前記第２感知ビームの受信範囲は、部分的に互いに重複するエリアを有し、前記第１感知ビームを受信したとき前記目標区域から前記乗物に第１逆波を送信し、前記第２感知ビームを受信したとき前記目標区域から前記乗物に第２逆波を送信し、前記第１逆波及び前記第２逆波を受信したとき、前記第１逆波の情報及び前記第２逆波の情報に従って、前記乗物の移動を誘導する方向を決定し、前記乗物の移動を誘導する方向が、前記第１方向及び前記第２方向の間の前記部分的に重複したエリアにある。

本発明は、以下の詳細な説明及び添付図面を参照することにより、当業者にとってより明確化されよう。

図１は、本発明の一実施形態に係るモバイルナビゲーションシステムを模式的に示した機能ブロック図。

図２Ａは、本発明の一実施形態に係るモバイルナビゲーションシステムを示す模式的フローチャート。

図２Ｂは、本発明の他の実施形態に係るモバイルナビゲーションシステムを示す模式的フローチャート。

図３は、本発明に係る動作原理を説明するための電磁波ビームの例示経路の模式図。

本発明は、以下の実施形態を参照することで、より明確に説明されるであろう。ここで、本発明の好ましい実施形態に関する以下の説明は、図示及び説明を目的としてのみ記述される。開示内容から余す所のないものとする、又は寸分たがわぬように限定するものではない。

図１に参照されるように、本発明の一実施形態に係る、乗物を誘導するためのモバイルナビゲーションシステムが、模式的に示されている。本実施形態において、モバイルナビゲーションシステム１０は、指向性ビーム形成アンテナ１００と、逆指向性アンテナ１１０と、処理装置１２０と、を含む。指向性ビーム形成アンテナ１００は、乗物１０２により運ばれ、感知ビーム１００ａ、１００ｂ、１００ｃを、順次、様々は方向に出射する。逆指向性アンテナ１１０は、来た場所に信号を返送するアンテナであり、指向性ビーム形成アンテナ１００によって出射された感知ビームを受信するために、目標区域１１２に設けられ、電磁波１００ａといった受信した感知ビームに対応して、１１０ａのような、いわゆる逆波である対応する電磁波を、電磁波１００ａの方向に関係する方向に、返すものである。同様に、逆指向性アンテナが、電磁波１００ｂ又は１００ｃを受信した場合には、１１０ｂ又は１１０ｃといった対応する逆波が、電磁波１００ｂ又は１００ｃの方向に関係する方向に返送される。返ってきた逆波によって示された情報に従い、乗物１０２は、目標区域１１２へ誘導される。

本実施形態において、指向性ビーム形成アンテナ１００は、感知ビームを出射する方向を時間に応じて変化する。例えば、指向性ビーム形成アンテナ１００は、第１時点で第１方向に第１感知ビームを出射し、その後、第２時点で第２方向に第２感知ビームを出射する。処理装置１２０は、乗物１０２により運ばれる、又は乗物１０２を制御することができるネットワークノードに配置されており、逆波１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃを受信するため、指向性ビーム形成アンテナ１００と電気的に接続され、乗物１０２をいずれの方向に誘導するかを決めるため、第１感知ビーム及び第２感知ビームに対応する逆波によって示された情報を処理する。

本発明の原理動作は、以下で用いるシステム、フローチャート、模式図により説明され、例えば、図１、図２Ａ、図２Ｂ、図３に示す。図３に示される実施形態では、指向性ビーム形成アンテナ１００の主軸方向ｎが、指向性ビーム形成アンテナ１００の標準方向として定義され、そこに乗物１０２の移動を誘導するが、本発明の実施は、これに限定されない。例えば、乗物１０２の移動方向が、主軸方向ｎとは異なり、主軸方向ｎと乗物１０２の移動方向の間の角度がゼロでないこともある。更に、主軸方向ｎと乗物１０２の移動方向の間の狭角が、動的に変化することもある。例えば、指向性ビーム形成アンテナ１００は回転可能であり、乗物１０２は、乗物１０２の現在の方位と、処理装置１２０によって記録された指向性ビーム形成アンテナ１００の主軸方向ｎに従って決定された方向で、受信した逆波に対応して誘導される。

図２Ａのフローチャートは、本発明の一実施形態に係る上記動作原理に基づくモバイルナビゲーション方法のステップを模式的に示している。まず、感知ビームが、特定の時点で出射される（ステップＳ２００）。次に、ステップＳ２１０で、感知ビームに対応する逆波が受信されるか否かが決定される。既定期間、感知ビームに対応する逆波が受信されなければ、感知ビームの方向を調整するため、ステップＳ２５０に進み、次のステップＳ２００で再び感知ビームを出射する。なお、既定期間は、感知ビームの強度や検出エリアに従って決定される。電磁波の再出射サイクルは、対応する逆波が受信されるまで繰り返される。

一方、ステップＳ２１０で逆波が受信されると、ステップＳ２２０に進み、別に出射された感知ビームに対応する別の逆波が存在するか否かが更に確認される。更なる逆波が受信されなければ、感知ビームの方向を調整するため、ステップＳ２５０に進む。２つの逆波が受信されると、２つの逆波によって伝えられた情報に従って、逆指向性アンテナ１１０の位置を得ることができる（ステップＳ２３０）。逆指向性アンテナ１１０の位置が明らかになると、乗物の１０２の移動方向を変える必要があるかが決定される（ステップＳ２４０）。乗物の１０２の移動方向を変える必要がある場合、必要な調整がなされる（ステップＳ２６０）。そうでなければ、逆波の情報をクリアするためステップＳ２７０に進む（ステップＳ２７０）。その一方で、必要に応じて次の動作サイクルに入る。

図２Ｂに参照されるように、本発明に係るモバイルナビゲーション方法の別の実施形態を模式的に示している。本実施形態のモバイルナビゲーション方法に含まれるステップは、ステップＳ２２０及びステップＳ２５０の間に改善がある点を除き、図２Ａに示したものと同様である。本実施形態では、ステップＳ２２０で付加的な逆波が受信されなければ、目標物の距離が、従前に受信した逆波で伝えられた情報に従って見積もられ、規定値と比較される（ステップＳ２２２）。目標物の距離が、規定値よりも大きければ、乗物１０２は、指向性ビーム形成アンテナ１００の主軸方向ｎに向かって移動するように誘導され（ステップＳ２２４）、続いて、感知ビームの方向が調整される（ステップＳ２５０）。目標物の距離が、規定値よりも大きくなければ、感知ビームの方向を調整するため、直接的にステップＳ２５０に進む。

指向性ビーム形成アンテナ１００の主軸方向ｎは、言わば、本実施形態における乗物１０２の移動方向であり、逆指向性アンテナ１１０の方位は必要ではない。代わりに、特定の時点で特定の方向に出射された感知ビームが、既定期間内に逆指向性アンテナ１１０から逆波として返送される。例えば、図１で示したように、指向性ビーム形成アンテナ１００は、時間に応じて回転し、感知ビーム１００ａは、指向性ビーム形成アンテナ１００によって出射される。そして、逆波１１０ａは、逆指向性アンテナ１１０から既定期間内に感知ビーム１００ａに応じて指向性ビーム形成アンテナ１００に返る。同様に、別の感知ビーム１００ｂは、感知ビーム１００ａの出射に続いて、指向性ビーム形成アンテナ１００によって出射される。別の逆波１１０ｂは、逆指向性アンテナ１１０から既定期間内に感知ビーム１００ｂに応じて指向性ビーム形成アンテナ１００に返る。その後、処理装置１２０は、受信波信号を処理し、感知ビームの送信と逆波の受信との時間差に基づいて、指向性ビーム形成アンテナ１００と逆指向性アンテナ１１０との距離ｒを見積もる。

方向Ａ１で出射された感知ビーム１００ａに対応する逆波と、方向Ａ２で出射された感知ビーム１００ｂに対応する逆波との両方が、逆指向性アンテナ１１０か返ってくるので、逆指向性アンテナ１１０は、感知ビーム１００ａの電波区域及び感知ビーム１００ｂの電波区域によってカバーされる位置に存在すると推定できる。つまり、図３に例示したように、逆指向性アンテナ１１０は、感知ビーム１００ａ、１００ｂの電波区域の重複するエリアに配置されているはずである。ここで、「電波区域」の文言は、感知ビームの強度が、逆指向性アンテナ１１０に認識されるのに十分に高くなるエリアと定義される。電波区域は、一般的には、感知ビーム１００ａを示す領域線３００、３０２や、感知ビーム１００ｂを示す領域線３１０、３１２で見積もられるコーン形状である。より明確には、逆指向性アンテナ１１０は、感知ビーム１００ａの波面と感知ビーム１００ｂの波面の交差部分に配置されており、指向性ビーム形成アンテナ１００からの方位Ａを有する。

方位Ａや距離ｒといった２つのパラメータにより、処理装置１２０は、逆指向性アンテナ１１０の位置を見積もることができる。次に、処理装置１２０は、乗物１０２の現在の方位、及び一又はそれ以上の適切な論理演算を参照して、乗物１０２の移動方向を変える必要があるか否かを決定する。乗物１０２の移動方向が、期待された方向に従っていないと決定されると、乗物の移動方向は調整され、乗物は、期待された方向に向かって誘導されることになる。一方、調整の必要がなければ、次のサイクルの処理との緩衝を避けるために、逆波の情報はクリアされる。

上記の「一つ又はそれ以上の適切な論理演算」は、あらゆる適切なアルゴリズム又はナビゲーションに適用できるアルゴリズムの組み合わせである。例えば、図１及び図３に参照されるように、方位Ａが決定されると、処理装置１２０は、角度Ｓで回転するように乗物１０２を直接的に制御し、本実施形態における乗物１０２の移動方向といった指向性ビーム形成アンテナ１００の主軸方向ｎが、方向Ａ１と方向Ａ２の間の方向と整合するようにする。他の処理は、代替的に適応されることが理解されよう。

上記のように、逆指向性アンテナ１１０は、指向性ビーム形成アンテナ１００から受信した電磁波を集束及び増幅し、目標区域１１２に設定される。集束、増幅された逆波は、来た方向に向かって逆方向に沿って送信される。電磁波は、逆指向性アンテナ１１０で増幅されるので、対応する逆波は、他の物体によって反射された電磁波よりも、より強度がサポートされている。言い換えると、一の感知ビームが出射されると、２つ又はそれ以上の反射波が返送されても、最も強い波が、逆指向性アンテナ１１０によって返ってきた対応する逆波である。更に、他の反射波は、乗物の移動に邪魔になる物体が存在することを示し、障害物の位置を見積もる参照とすることができる。これにより、例えば、感知ビームの経路から外れるように乗物を誘導することで、障害物と衝突することを避けることができる。反射波が、逆指向性アンテナ１１０から返送された対応する逆波であるか否かは、反射物体の距離を見積もり、反射物体が距離データに従って目標区域に位置しているかを決定することで更に確認することができる。

多経路反射が起こらないオープンスペースのようなエリアでモバイルナビゲーションが行なわれる場合、電磁的な反射物体が、乗物の誘導を達成するため、逆指向性アンテナ１１０の代わりに用いられる。逆指向性アンテナ１１０の省略は、ナビゲーションシステムのコスト削減を促進する。

要するに、本発明に係るモバイルナビゲーション方法及びシステムは、乗物の測位及びナビゲーションの実行のために電磁波を用い、また、測位及びナビゲーションの正確性を向上させるために、指向性感知ビーム及び目標区域にある逆指向性アンテナを用いる。更に、反射波の情報は、障害物を避けるために参照される。指向性ビーム形成アンテナ１００の一例は、レーダである。本発明に係るモバイルナビゲーション方法及びシステムは、路上の自動車の誘導に用いられ、また、乗物、船、又は航空機の、車庫への駐車、船渠又は安全な駐機に用いられる。従って、人の労働やコストが抑えられ、移動の安全が改善される。

本発明は、現時点で最も現実的で好ましい実施形態を考慮した文言により説明されたが、本発明は上記開示した実施形態に限定されないことは理解されよう。逆に、様々な改善や同様の配置を満たし、添付の請求の範囲の拡張や集約を含め、そういった全ての改善や同様の構造を包含するような最も広い解釈がなされるべきである。例えば、本発明に係る冗長電源システムや電力制御回路を実現するために、上記のハードウェアデバイスが例示されるが、ハードウェア／ソフトウェアのハイブリッドモジュール又はファームウェアデザインが、適宜に代替的なデバイスとして適応されてもよい。

１０ モバイルナビゲーションシステム
１００ 指向性ビーム形成アンテナ
１００ａ 感知ビーム（第１感知ビーム）
１００ｂ 感知ビーム（第２感知ビーム）
１０２ 乗物
１１０ 逆指向性アンテナ（電磁波反射体）
１１０ａ 逆波（第１逆波）
１１０ｂ 逆波（第２逆波）
１１２ 目標区域
１２０ 処理装置

Claims (5)

1. 移動する乗物を目標区域へ誘導するためのモバイルナビゲーションシステムであって、
   第１時点で第１方向に第１感知ビームを出射し、前記第１時点より遅れた第２時点で前記第１方向とは異なる第２方向に第２感知ビームを出射し、前記第１感知ビームの受信範囲及び前記第２感知ビームの受信範囲が部分的に重複し、前記乗物によって移動すると共に運ばれる指向性ビーム形成アンテナと、
   前記第１感知ビームを受信したとき第１逆波を返送し、及び前記第２感知ビームを受信したとき第２逆波を返送する、前記目標区域に設けられる電磁波反射体と、
   前記第１逆波及び前記第２逆波を受信したとき、前記第１逆波の情報及び前記第２逆波の情報に従って、前記乗物の移動を誘導する方向を決定する、前記指向性ビーム形成アンテナに電気的に接続された処理装置と、を備え、
   前記乗物の移動を誘導する方向が、前記第１方向及び前記第２方向の間の前記部分的に重複したエリアにあると推定することを特徴とするモバイルナビゲーションシステム。
2. 前記電磁波反射体は、逆指向性アンテナであることを特徴とする請求項１に記載のモバイルナビゲーションシステム。
3. 前記処理装置は、複数の反射波の中から、前記反射波の強度に従って前記第１逆波及び前記第２逆波を同定することを特徴とする請求項１に記載のモバイルナビゲーションシステム。
4. 移動する乗物を目標区域へ誘導するためのモバイルナビゲーション方法であって、
   第１時点で移動する前記乗物から第１方向に第１感知ビームを出射し、前記第１時点より遅れた第２時点で前記第１方向とは異なる第２方向に前記乗物から第２感知ビームを出射し、前記第１感知ビームの受信範囲及び前記第２感知ビームの受信範囲は、部分的に互いに重複し、
   前記第１感知ビームを受信したとき前記目標区域から前記乗物に第１逆波を送信し、前記第２感知ビームを受信したとき前記目標区域から前記乗物に第２逆波を送信し、
   前記第１逆波及び前記第２逆波を受信したとき、前記第１逆波の情報及び前記第２逆波の情報に従って、前記乗物の移動を誘導する方向を決定し、
   前記乗物の移動を誘導する方向が、前記第１方向及び前記第２方向の間の前記部分的に重複したエリアにあると推定することを特徴とするモバイルナビゲーション方法。
5. 前記第１逆波及び前記第２逆波は、複数の反射波の中から、前記反射波の強度に従って同定されることを特徴とする請求項４に記載のモバイルナビゲーション方法。